試議對講機中語音編碼

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一、數(shù)字對講機系統(tǒng)的語音處理模塊

根據(jù)數(shù)字對講機的特點，它的設計系統(tǒng)由四部分組成，其中最重要的是語音處理模塊的設計。它的設計原理是采用微處理器ARM單片機接收數(shù)據(jù)和編碼、解碼等工作，語音編碼數(shù)據(jù)由DVSIAMBE+2DSP芯片進行處理，微處理器ARM在處理數(shù)據(jù)時，采用TDD幀方式封裝和控制數(shù)據(jù)，使輸入和輸出處接口設置定時器，可以接收與發(fā)送模式轉換進行控制。

1.語音處理模塊的設計思路語音處理模塊將模擬信號轉化為PCM數(shù)字信號，數(shù)字信號由DSP芯片進行語音壓縮編碼，使輸入的數(shù)字信號轉化為語音，便于在一定的信道內傳輸更多的信息，既能節(jié)約無線信道寬帶，還能提高系統(tǒng)的抗干擾能力，使無線傳輸距離更強。語音編碼的算法采用電信推出的DPMR的語音壓縮編碼方式進行。該算法在波形編碼和參數(shù)編碼的基礎上，結合預測編碼，采用矢量量化和合成分析的技術方法，對源代碼進行了優(yōu)化，使語音處理控制在100ms以下，能夠滿足無線語音通信的功能。在8kbps傳輸碼率下，提高了話音質量，具有較短的時延性。和以往的編碼方式相比，編碼更簡單，是目前無線通信方式中最理想的語音壓縮編碼方式。下面介紹一下源代碼優(yōu)化的具體方法。

（1）改進了自適應碼的搜索方法。改變語音數(shù)據(jù)幀中的原來80個采樣點為40個偶數(shù)點，優(yōu)化了開環(huán)基音搜索算法。

（2）改進了固定碼的搜索方法。優(yōu)化了碼書搜索，使原來的8個循環(huán)優(yōu)化為3個多層循環(huán)搜索法。

（3）對程序設計進行優(yōu)化。對沒有必要的溢出保護去除掉，大量的基本運算用宏進行定義，這樣可以提高程序的執(zhí)行效率。在完成以上三步的優(yōu)化后，再用CCS的優(yōu)化器進行優(yōu)化，大大提升了編譯后的代碼容量，速度也加快，語音處理的延時速度更快，降低到10ms以下。

2.DSP芯片介紹以及編、解碼的算法在選擇DSP芯片時，選用的是CMX618處理芯片，它是最新改進的芯片，它的最大特點是具有兩個算數(shù)乘法器，四個累加器，兩個算術邏輯部件，算數(shù)乘法器采用的是17bit×17bit的，算術邏輯部件采用的是40位和16位的各一個，它的運算速度可高達400MPS，大大增強了芯片的運算能力。這種芯片的DMA接口具有6個通道，它具有USB全速接口和I2C接口，還具有一個64KBytes的DRAM控制器和一個192KBytes的SDRAM；它具有多通道緩沖串口，能夠提供3個McBSP串口，使芯片之間的數(shù)據(jù)交換效率提高了幾倍。它的外部存儲器具有更佳高效的接口，便于與外部設備的連接，使連接更緊密，同時還能夠擴大DSP的外部存儲器空間，大大滿足了系統(tǒng)的要求。通過闡述以上各種芯片的優(yōu)點，使TDD數(shù)字對講機實現(xiàn)了語音壓縮編碼的功能。SDRAM擴展了容量，改進為128K×16bit，F(xiàn)LASH的存儲空間也擴展為512K×16bit的片外存儲器，使得語音緩存數(shù)據(jù)不再占有更多的內存儲空間，上電復位后，便于程序的加載，使外部存儲器和C5509A的連接更佳緊密無縫。CMX618的編碼速率高達8kb/s，它的編碼算法是共軛結構的代數(shù)碼激勵線性預測。

當它工作時，CMX618芯片的編碼算法采用如下的辦法：A/D首先轉換為PCM碼，PCM碼是16位的，它再通過McBSP0口發(fā)送至雙緩沖區(qū)，發(fā)送的方式采用DMA的方式，接收緩沖區(qū)每接收一個PCM碼就會發(fā)生一次DMA操作。當接收到80個PCM碼時，已經(jīng)發(fā)生了80次DMA操作，最終導致CPU中斷，這80個PCM碼被稱為一幀，當傳至G729A時，主程序被壓縮進行編碼，編完碼后數(shù)據(jù)自動存入McSSP1口，繼續(xù)發(fā)送至緩沖區(qū)，McBSP0繼續(xù)采集新的數(shù)據(jù)。就這樣反復的采集數(shù)據(jù)，觸發(fā)CPU中斷，采集到的數(shù)據(jù)再被發(fā)送出去。解碼的過程正好和編碼的過程相反，首先通過McBSP1口接收比特流，接收的方式和發(fā)送的方式一樣都以DMA的方式，由CMX618主程序進行解碼，然后輸出采集數(shù)據(jù)，發(fā)送至McBSP0口的發(fā)送緩沖區(qū)，最終發(fā)送至A/D口，最后轉換成語音模擬信號。

二、結束語

通過以ARMDSP芯片為基礎講解了對講機是如何進行編、解碼的過程，該對講機具有強大的邏輯運算功能，能夠進行語音的壓縮和編解碼功能。本對講機功耗低，具有可擴展性和高信噪比，應用于短距離無線語音傳輸?shù)念I域，成本低，好控制，在工業(yè)生產和商業(yè)活動中起著重要作用。

作者：張翎影單位：東南大學